一种高性能石墨半导电避雷接地导线

技术领域

本技术涉及特种线缆技术领域，与现代防雷技术向关联，具体为一种高性能石墨半导电避雷接地导线。

背景技术

随着科学技术的发展，网络化、信息化建设进程的加快，各类电子设备、设施广泛应用，由于各种用电线路的互连互通，加上雷电灾害发生所影响的范围，雷电的灾害性日益明显。全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。

近几年，随着国家、行业对于防雷工作的重视，监控系统的防雷要求被提到一个相当高的地位，国家各大项目工程如雷达站、航天发射场、博物馆、计算机数据中心、学校、会议中心、高铁站、飞机场等人员密集地方都需要防雷电设施的保护安全。

现代高压输送线路及通讯网络系统，应根据被保护物所在地的地理，地质，土壤，气象，环境，雷电活动规律等条件以及被保护物的特点，详细研究防雷装置的形式及其布置，在技术，经济比较的基础上，因地制宜采取防雷措施，防止或减少雷击所造成的人员伤亡或财产损失。

避雷导线用于连接避雷网和避雷针，雷雨季节，雷电从天空由避雷针进入避雷导线直至埋地的避雷网，可迅速消除雷击安全风险，保护人类或重大设施及的安全。雷电是客观的自然常规现象，是无法杜绝和防止的。避雷导线实际上叫做引雷线。它是架设在高层建筑物、通讯雷达基站、导弹发射场、指挥中心及通信线路上方的连接的金属导线，并良好的接地。它能有效地将特殊强雷电气候由强电流释放引入大地，确保人员及建筑物、通讯安防设施的安全。

具体的，当高层建筑物偶遇雷电时，由于设计的避雷接地引线的线缆与避雷接地网相连，将产生远高于线路电压的所谓“过电压”释放掉。而避雷导线可以保护住所述的高层建筑安防通信线缆，使强雷电尽量落在避雷导线上，并通避雷导线的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流流入大地，分散其强雷电流的破坏。特别是在高压线路上的避雷导线，架设在杆塔顶部，用于防雷，110-220千伏线路一般沿全线架设。架空导线着雷时，可能打在导线上，也可能打在杆塔上。雷击导线时，在导线上将产生远高于线路额定电压的所谓“过电压”，有时达几百万伏。它超过线路绝缘子串的抗电强度时，绝缘子将“闪络”，往往引起线路跳闸，甚至造成地区大停电事故。所以必须进行高安全性的避雷设计。

因此，本发明提供了一种高性能石墨半导电避雷接地导线(石墨半导电避雷接地导线及组件)，可以大大改善电场分布。半导电层的场强和局部放电性，以及内部、外半导电层与绝缘层之间等电位场强。降低局部放电强度，消除了局部放电，避免了偶遇强雷电气候带来的安全隐患，确保建筑通讯机电力设施安全。

发明内容

有鉴于此，根据防雷电安全的重要性，我们针对一种高性能石墨半导电避雷接地导线，本发明提供了一种高性能石墨半导电避雷接地导线。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

优选的，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

优选的，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

优选的，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.1-0.2％、Fe0.15-0.55％、Cu0.05-0.30％、Mg0.01-0.10％、Cr0.01-0.10％、Zn0.05-0.1％、B0.001-0.04％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

优选的，所述铝合金丝中Fe的质量分数为0.45％、Cu的质量分数为0.22％。

优选的，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至265-275℃保温25-35min；

(2)升温至340-350℃保温20-30min；

(3)升温至420-430℃保温15-25min；

(4)降温至300-320℃保温60-150min。

优选的，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为1-2℃/min。

上述优选带来的有益效果包括：由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺，极大的提高了铝合金丝的抗拉强度，且延伸率提高。

采用特殊退火工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，经GB/T22077-2008方法测试，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300％，避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明中用到的铝合金导线具有强度高、抗腐蚀，不生锈、又有较好的导电率优点，可有效规避强雷电带来的破坏。

2.本发明提供的避雷导线可以有效遮挡住导线上引入的强电流，使强电流尽量落在避雷导线本身上，并通过避雷导线上的金属导体和埋设在地下的接地装置，使雷强电流流入大地，来减少雷击放电事故。

3.本发明提供的避雷导线具有耐腐蚀、不生锈、大电流冲击不反击、不损坏、耐高低温、接地电阻稳定、使用寿命长达60年的高性能优点，免维护、免更新、安全可靠。使用不受环境、气候条件限制，安装便捷、无需电气焊、省时省工、缩短施工周期，该导线其工艺结构简单，便于普及推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明中高安全性的避雷导线的剖面结构示意图；

图2为本发明中高安全性的避雷导线的剖视结构示意图。

其中，图中：

1-铝合金导电线芯，2-石墨烯半导电保护层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

为了进一步优化上述技术方案，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

为了进一步优化上述技术方案，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.20％、Fe0.15％、Cu0.05％、Mg0.10％、Cr0.01％、Zn0.05％、B0.04％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至275℃保温25min；

(2)升温至350℃保温20min；

(3)升温至420-430℃保温15min；

(4)降温至300℃保温60min。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为1℃/min。

实施例2

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

为了进一步优化上述技术方案，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

为了进一步优化上述技术方案，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.10％、Fe0.55％、Cu0.30％、Mg0.10％、Cr0.10％、Zn0.1％、B0.001-0.04％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至265℃保温35min；

(2)升温至340℃保温30min；

(3)升温至420℃保温25min；

(4)降温至300℃保温150min。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为2℃/min。

实施例3

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

为了进一步优化上述技术方案，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

为了进一步优化上述技术方案，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.10％、Fe0.45％、Cu0.22％、Mg0.05％、Cr0.05％、Zn0.1％、B0.01％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至270℃保温30min；

(2)升温至345℃保温20-30min；

(3)升温至425℃保温15-25min；

(4)降温至310℃保温60-150min。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为1℃/min。

实施例4

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

为了进一步优化上述技术方案，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

为了进一步优化上述技术方案，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.15％、Fe0.25％、Cu0.20％、Mg0.08％、Cr0.03％、Zn0.06％、B0.01％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至260℃保温25min；

(2)升温至340℃保温20min；

(3)升温至425℃保温20min；

(4)降温至315℃保温100min。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为1℃/min。

实施例5

一种高性能石墨半导电避雷接地导线，包括：铝合金导电线芯和石墨烯外半导电保护套层。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金导电线芯为将铝合金丝经束丝—股线绞合得到。

为了进一步优化上述技术方案，所述石墨烯外半导电保护套层通过将石墨烯半导电材料加热熔融，然后经挤塑机螺杆旋转推入模具，挤包在导电线芯上。

为了进一步优化上述技术方案，按质量百分比记，所述铝合金丝中包括以下成分：Si0.1％、Fe0.30％、Cu0.10％、Mg0.10％、Cr0.10％、Zn0.05％、B0.001％，其它杂质成分每种不高于0.03％且总量不高于0.10％，Al余量。

为了进一步优化上述技术方案，所述铝合金丝经退火处理得到，所述退火处理包括：

(1)将所述铝合金丝中各原料放入退火炉中，升温至270℃保温30min；

(2)升温至345℃保温25min；

(3)升温至420-430℃保温20min；

(4)降温至320℃保温90min。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)-(3)中所述升温的速率为2℃/min。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。